NO312344B1 - Syklonseparatorsammenstillinger - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår syklonseparatorsammenstillinger innbefattende et stort antall syklonseparatorer som er anbragt i en oppstilling i et felles trykkar.

Fluider av forskjellige tettheter, f.eks olje og vann, kan separeres ved anvendelse av en syklonseparator, og der hvor store blandingsvolumer skal bearbeides, kan et stort antall syklonseparatorer drives i parallell inne i et felles trykkar. Uttrykket "fluid" som anvendt her betegner væsker, gasser, partikkelformede faststoffer, og suspensjoner av slike partikkelformede faststoffer i væske- eller gassholdige media, f det etterfølgende vil oppfinnelsen for bekvemmelighets skyld beskrives i henhold til separering av olje- og vannblandinger og følgelig vil syklonseparatoren refereres til som en hydrosyklon.

GB-B-2258174 beskriver en syklonseparatorsammenstilling innbefattende et stort antall hydrosykloner som er anbragt i et felles trykkar. Trykkaret er delt internt av første og andre parallelle vegger for å frembringe et oljeutløps-kammer, et vannutløpskammer og et mellomliggende blandingsinnløps-kammer. De forlengede rørene som frembringer hydrosyklonene er støttet parallelt med hverandre av første og andre skillevegger, idet rørene passerer gjennom hullene i skilleveggene. Inne i oljeutløpskammeret omfatter hver hydrosyklon et overløpsadapter med en flens som ligger mot skilleveggen og en endeoverflate som ligger mot lukningselementet av trykkaret. Hvert overløpsadapter kan overføre materialmengde fra skilleveggen til lukningselementet og hver har radielle boringer hvorved oljeoverløpet kan gå inn i oljeutløpskammeret. Et slikt arrangement er ufordelaktig ved at den avhenger av overløpsadapteret for overføring av materialmengde fra syklonen, og fra skilleveggen til lukningselementet av trykkaret og under den nødvendige forutsetning av en radiell flens begrenser pakkingstettheten av hydrosykloner inne i trykkaret. Ved fjerning av lukningselementet av trykkaret er hydrosyklonenes overløpsadaptere udekket inne i oljeutløpskammeret og er således mottagelig for skade.

GB-A-2136327 illustrerer et alternativt arrangement hvor hydrosyklonrørene er aksielt anbragt mellom skilleplatene idet det er tetningsringer ved de aksielle endene av rørene som er komprimert mellom overflater som generelt strekker seg ved rette vinkler til røraksene. Et slikt arrangement krever at materialmengde føres i sammenstillingen i en aksiell retning for å sikre at tetningene er effektive, og kan således ikke uten besvær tilpasses termisk ekspansjon og kontraksjon av hydrosyklonrørene.

Det er en hensikt med den foreliggende oppfinnelsen å tilveiebringe en syklonseparatorsammenstilling hvor de nevnte ulemper er minimalisert eller er unngått på en enkel og bekvemmelig måte.

I henhold til den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det en syklonseparatorsammenstilling innbefattende et trykkar delt internt av en skilleplate for å frembringe første og andre kammere, og et stort antall syklonseparatorrør som strekker seg langs med nevnte andre kammer, idet hvert rørs overløpsendeområde mottas i en respektiv gjennomgående åpning i nevnte skilleplate for slik å kommunisere med nevnte første kammer, som er kjennetegnet ved forhindringsorganer som kan tilkobles ved overstrømsendeområdet av hvert syklonseparatorrør til å begrense longitudinal forskyvning av det respektive syklonrøret mot det første kammeret.

Nevnte forhindringsorganer omfatter fortrinnsvis en plate med et hull som ligger over enden av åpningen i skilleplaten, idet nevnte hull er av mindre diameter enn åpningen.

Forhindringsorganene omfatter fortrinnsvis en hullet plate som er felles med et stort antall av nevnte åpninger.

Nevnte forhindringsorganer omfatter alternativt et forlenget element som strekker seg over enden av åpningen i nevnte skilleplate.

Det er ønskelig at nevnte forlengede element er felles med et stort antall åpninger i nevnte skilleplate.

Et stort antall forlengede elementer er på fordelaktig måte forbundet innbyrdes for å frembringe et enhetsforhindringsorgan som er tilknyttet et stort antall åpninger i nevnte skilleplate.

Nevnte forhindringsorganer er fortrinnsvis anbragt mellom nevnte skilleplate og en vegg av trykkaret hvorved belastningen på forhindringsorganene kan overføres til nevnte vegg av trykkaret.

Det er ønskelig at der hvor nevnte forhindringsorganer innbefatter en hullet plate, strekker forlengede elementer seg mellom platen og veggen av karet for å overføre belastningen til veggen.

Nevnte endeområde av hvert syklonrør som er mottatt inne i en respektiv åpning i nevnte skilleplate, er fortrinnsvis omgitt av en ringtetning som tetter den sylindriske grenseflaten av røret og hver respektive åpning.

I henhold til et annet aspekt av den foreliggende oppfinnelsen tilveiebringes det en syklonseparatorsammenstilling innbefattende et trykkar delt internt av første og andre generelt parallelle skilleplater for å frembringe et overløps-kammer, et underløpskammer, og et innløpskammer som ligger mellom overløps- og underløpskamrene, idet nevnte skilleplater har åpninger som er rettet inn for mottak og støtte av respektive endeområder av respektive syklonseparatorrør, som er kjennetegnet ved forhindringsorganer som kan tilkobles ved overstrømsendeområdet av hvert syklonseparatorrør som begrenser forskyvning av syklonrørene i en retning mot overløpskammeret.

Det er fordelaktig at nevnte forhindringsorganer innbefatter en hullet plate som er anbragt i nevnte overløpskammer og hvor dens hull er rettet inn med åpningene av den første skilleplaten, idet nevnte hull er av mindre diameter enn nevnte åpninger.

Alternativt innbefatter nevnte forhindringsorganer et stort antall stenger, idet hver stang strekker seg over enden av minst én av nevnte åpninger i den første skilleplaten.

Ett eksempel på oppfinnelsen er illustrert i tegningene hvor:

Figur 1 er et skjematisk tverrsnitt av en syklonseparatorsammenstilling; Figur 2 og 3 er forstørrede tverrsnitt av deler av sammenstillingen i figur 1 som spesielt illustrerer monteringen av syklonseparatorrørene; Figur 4 er et plansnitt av et alternativt rørforhindringsarrangement til det som er illustrert i figur 1-3;

Figur 5 er et sidesnitt av forhindringselementet i figur 4; og

Figur 6 er et utsnitt som illustrerer innbyrdes tilknytning for to deler av elementet i figur 5.

Som angitt ovenfor vil de følgende eksempler beskrives i sammenheng med olje- og vannseparasjon. Det er imidlertid ikke meningen at oppfinnelsen skal begrenses til separeringen av blandingen av disse to væsker, og det skal forstås at oppfinnelsen også angår separasjon av blandinger av fluider med forskjellige tettheter, idet uttrykket "fluid" omfatter partikkelformede faststoffer og suspensjoner av partikkelformede faststoffer i gass- eller væskeholdige media.

Under henvisning først til figurer 1-3 innbefatter hydrosyklonsammen-stillingen et trykkar hvor det er anbragt en oppstilling av hydrosyklonrør. Trykkaret omfatter et hult, sirkelformet sylindrisk legeme 2 som har periferiske flenser 3 ved henholdsvis deres motsatte aksielle ender. En innløpspassasje 4 kommuniserer med det indre av legemet 2 gjennom veggen av denne, og på lignende måte kommuniserer en utstrømningspassasje 6 med det indre av legemet 2. Et bevegelig endedeksel 24, formet som en blind-flens, er festet til en aksiell ende av legemet 2 ved hjelp av kjedede staver 26 som strekker seg gjennom endedekslet og flensen 3 av legemet 2, og de kjedede stavene 26 har muttere 28. En skilleplate 30 med et stort antall gjennomgående åpninger 32 er anbragt mellom flensen 3 av legemet 2 og endedekslet 24, og et overløpskammer som er avgrenset mellom platen 30 og endedekslet 24 har en utløpspassasje 34 som kommuniserer derved.

Ved dets motsatte aksielle ende er legemet 2 lukket av et vannkammerhus 12 som har en flens festet til flensen 3 ved den motsatte aksielle enden av legemet 2 ved hjelp av kjedede staver 14 og muttere 16. En andre skilleplate 20 er anbragt mellom legemet 2 og huset 12 og har et stort antall sirkel-formede åpninger 22 som er rettet respektivt inn med åpningene 32 av skilleplaten 30. Et underløps-utløpskammer er anbragt mellom huset 12 og platen 20, og huset 12 har et utløp 18.1 en modifikasjon er huset 12 og platen 20 sveiset til legemet 2 og flensen 3 er utelatt.

Et stort antall forlengede koningsrør som definerer hydrosyklonseparatorer

36 er plassert inne i legemet 2 ved tilkobling av motsatte endeområder hhv. i respektive åpninger av platene 20, 30. Hver av hydrosyklonene 36 innbefatter én eller flere innløpskanaler 37, en første endedel 38 har en ende 39, og en andre, motsatt endedel 40 som ender ved en ende 41. Endedelene 38 er anbragt i respektive åpninger 32 av platen 30 mens de tilsvarende endedelene 40 er anbragt i tilsvarende åpninger 22 av platen 20. Som det skal forklares i nærmere detalj i det etterfølgende, er endeområdene av rørene tettet i deres respektive åpninger, og således kan trykkaret sees å være delt internt av platene 20, 30 for å frembringe et sentralt innløpskammer med et innløp 4 og anbragt mellom et overløpskammer og et underløpskammer. Overløps-kammeret, som mottar olje i eksemplet, er frembrakt mellom platen 30 og endedekslet 24 og har et oljeutløp 34. Underløpskammeret, som mottar vann i eksemplet, er frembrakt mellom platen 20 og huset 12 og har et vannutløp 18.

Under henvisning til særlig figur 2 kan det sees at ved den snevre, underløps-enden av hver hydrosyklon, bærer endedelen 40 en stålhylse 60 med en skulder 64 som kan ligge mot innløpskammerflaten av skilleplaten 20. En elastomerisk O-ringtetning 62 er båret av hylsen 60 som ligger mellom dens ender, og således legges det beslag på den sylindriske veggen av den respektive åpningen 22 hvori hylsen 60 er innlemmet.

Det motsatte endeområde 38 av hver hydrosyklon 36 er mottatt inne i en tilsvarende åpning 32 av skilleplaten 30 slik at hydrosyklonen er rettet inn aksielt med trykkaret i en forutbestemt anbragt oppstilling.

Det fremkommer fra figur 3 at enden 39 av hver hydrosyklonendedel 38 avsluttes inne i den respektive åpningen 32, og endedelen bærer en elastomerisk O-ringtetning 56 som opptar den sylindriske overflaten av den respektive åpningen 32 for å tette grenseflaten mellom åpningen 32 og hydrosyklonen 36. Innløpet (ene) 37 av hydrosyklonene er selvfølgelig eksponert inne i innløpskammeret.

Skilleplaten 30 er dannet med en periferisk avstandsdel 42 som anbringer endedekslet 24 fra platen 30 for å frembringe overløpskammeret. En første ringformet tetning 44 er anbragt mellom flensen 3 av legemet 2 og periferien av platen 30, og en andre ringformet tetning 46 er anbragt mellom flaten av den periferisk anbragte delen 42 og endedekslet 24. Oljeutløpet 34 kommuniserer med oljeoverløpskammeret gjennom en åpning 48 i avstandsdelen 42.

Det fremkommer klart fra monteringsarrangementet av hydrosyklonene 36 at det er en fri adgang til aksiell bevegelse av hydrosyklonene 36 i forhold til platene 20, 30, f.eks for å tilpasses termisk ekspansjon. Den fri adgangen til aksiell bevegelse er begrenset i én retning ved at skulderen 64 av hver respektive skulder 60 ligger mot platen 20, og en forhindirngsplate 50 er anbragt inne i overløpskammeret for å begrense bevegelse av hydrosyklonene 36 i den motsatte aksielle retningen. Hydrosyklonforhindringsplaten 50 innbefatter en sirkelformet stålplate som er mottatt inne i rammene av avstandsdelen 42 av platen 30, og ligger således inne i overløpskammeret. Platen 50 har et stort antall åpninger 54 som, når platen 50 er plassert i den ønskede posisjon i forhold til platen 30, er koaksial med åpningene 32 av platen 30. Måten platen 50 plasseres i forhold til platen 30 er ikke av relevans for den foreliggende oppfinnelsen, og det skal erkjennes at der hvor sammenstillingen skal anvendes med planet av platen 50 som er en annen enn den horisontale, så er det ønskelig å anvende bolter 52 som går gjennom platen 50 og inn i platen 30 for å låse platen 50 i stilling.

Diameteren av åpningene 54 i platen 50 er mindre enn diameteren av åpningene 32 i platen 30, og således ligger delene av platen 50 over endene av åpningene 32 og gir et opplegg for endene 39 av hydrosyklonene 36.

Et stort antall stålstaver 58 strekker seg over oljeoverløpskammeret fra platen 50 til endedekslet 24, som er sveiset til platen 50 og/eller endedekslet 24. Stavene 58 overfører materialmengde fra platen 50 til endedekslet 54 og en slik materialmengde blir generert ved trykket som blir påtvunget platen 30 og enhver aksiell materialmengde påtvunget platen 50 av rørene 36. Som et alternativ kunne et stort antall stenger, anbragt på tvers av forhindrings-platene 50 anvendes for å overføre materialmengde, og som et ytterligere alternativ kunne det benyttes én eller flere rør som er anbragt aksielt i forhold til trykk-karet. Utformingen av endedekslet 24 av trykkaret er slik at den er i stand til å tilpasses utover den maksimale interne materialmengden som vil påtvinges karet selv i en tilstand med mangel, og således er det ønskelig å overføre materialmengde tilbake til endedekslet 24 i bruk.

Under drift av sammenstillingen føres en blanding av olje og vann under trykk inn i innløpskammeret gjennom innløpet 4. Blandingen går inn i et stort antall hydrosykloner 36 samtidig gjennom deres respektive innløpskanaler 37 og separeres på kjent måte ved sentrifugalvirkningen inne i hydrosyklonene slik at relativt oljefritt vann strømmer fra underløpsenden 41 av hver hydrosyklon inn i vannutløpskammeret, mens i alt vesentlig vannfri olje forlater hydrosyklonene gjennom ender 39, idet de passerer gjennom åpningene 54 av platen 50 inn i oljeoverløpskammeret.

Figur 4, 5 og 6 illustrerer en alternativ konstruksjon for forhindring av hydrosyklonene 36 ved deres overløpsender. Platen 50 kan unnværes, og isteden kan det tilveiebringes et stort antall rustfrie stålstenger av rektan-gulært tverrsnitt. Stengene 70 er innrettet parallelt med hverandre med en longitudinal forlengende kant derav som inntar platen 30, og er dimensjonert til å strekke seg over platen 30 inne i oljeoverløpskammeret. Bredden av materialet av hver stang 70 er lik avstanden mellom platen 30 og endedekslet 24 slik at stengene er anbragt mellom platen 30 og endedekslet 24 i bruk, og kan således overføre materialmengde fra platen 30 til endedekslet 24. Tykkelsen av materialet av stengene 70 er i alt vesentlig mindre enn diameteren av åpningene 32, og stengene 70 er arrangert til å strekke seg i alt vesentlig diametrisk over et respektivt innrettet flertall av åpninger 32. Således har hver åpning 32 i platen 30 sin overløpsende delvis hindret av en respektiv stang 70 som således virker som et forhindringselement som begrenser aksiell bevegelse av den respektive hydrosyklonen 36.

Stengene 70 er festet i stilling i forhold til hverandre ved et stort antall tverrgående rustfrie stålstaver 75 av sirkelformet tverrsnitt som er sveiset eller på annen måte festet til stengene 70. Stavene 71 frembringer således, med stengene, en gitterform. Et par plasseringsplugger 72 som går ut fra flaten av platen 30 inn i oljeoverløpskammeret, og sammenstillingen av stenger 70 og staver 71 er utstyrt med et par øyner 73 som plasseres på pluggene 72 for å posisjonere gitteret i forhold til platen 30.1 tillegg kan valgte stenger 70 og staver 71 dimensjoneres slik at deres motsatte aksielle ender legger beslag på veggen av avstandsdelen 42 av platen 40 for å bistå plasseringen av gitteret inne i overløpskammeret.

Der hvor diameteren av legemet er liten, kan gitteret være av enhets-konstruksjon, men større gittere kan være uegnede å håndtere manuelt, og således kan gitteret dannes i to eller flere deler som griper inn i hverandre for å lette håndteringen i bruk. Gitteret i figur 4 og 5 er dannet i to generelt symmetriske diametriske halvparter, hvor én har utstikkende labber 74 som bærer tverrgående svingstolper 75 og den andre har tilsvarende labber 76 som har skrånende spalter 77 for mottak av stolpene 75. Ved bruk kan derfor én diametrisk halvpart være hengslet i forhold til den andre halvparten rundt stolpene 77 før den blir løftet for å frakoble spaltene 77 fira stolpene 75, for at gitteret skal kunne håndteres i to separate halvparter.

Claims (12)

1. Syklonseparatorsammenstilling innbefattende et trykkar (2, 12, 24) delt internt av en skilleplate (30) for å frembringe første og andre kammere, og et stort antall syklonseparatorrør (36) som strekker seg langs med nevnte andre kammer, idet hvert rørs overløpsendeområde mottas i en respektiv gjennomgående åpning (32) i nevnte skilleplate for slik å kommunisere med nevnte første kammer, karakterisert ved forhindringsorganer (50, 70) som kan tilkobles ved overstrømsendeområdet av hvert syklonseparatorrør (36) til å begrense longitudinal forskyvning av det respektive syklonrøret (36) mot det første kammeret.

2. Sammenstilling som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte forhindringsorganer omfatter en plate (50) med et hull (54) som ligger over enden av den respektive åpning (32) i skilleplaten, idet nevnte hull (54) er av en mindre diameter enn åpningen (32).

3. Sammenstilling som angitt i krav 2, karakterisert ved at platen (50) har et stort antall hull (54) og er et forhindringsorgan felles med et stort antall av nevnte åpninger (32) av nevnte skilleplate.

4. Sammenstilling som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte forhindringsorgan omfatter et forlenget element (70) som strekker seg over enden av åpningen (32) i nevnte skilleplate.

5. Sammenstilling som angitt i krav 4, karakterisert ved at nevnte forlengede element (70) er felles med et stort antall åpninger (32) i nevnte skilleplate.

6. Sammenstilling som angitt i krav 4, karakterisert ved at et stort antall forlengede elementer (70) er forbundet innbyrdes for å frembringe et enhetsforhindringsorgan som er forbundet med et stort antall åpninger (32) i nevnte skilleplate.

7. Sammenstilling som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte forhindringsorganer (50) er anbragt mellom nevnte skilleplate (30) og en vegg (24) av trykkaret hvorved belastningen på forhindringsorganene kan overføres til nevnte vegg av trykk-karet.

8. Sammenstilling som angitt i krav 7, karakterisert ved at nevnte forhindringsorgan er en hullet plate (50) og et stort antall forlengede elementer (58) strekker seg mellom platen (50) og veggen (24) av trykkaret for overførsel av materialmengde til veggen.

9. Sammenstilling som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte område (38) av hvert syklonrør (36) som er mottatt inne i en respektiv åpning (32) i nevnte skilleplate er omgitt av en ringtetning (56) som tetter grenseflaten av røret og veggen av den respektive åpningen.

10. Syklonseparatorsammenstilling innbefattende et trykkar (2, 12, 24) delt internt av første og andre generelt parallelle skilleplater (20, 30) for å frembringe et overløpskammer, et underløpskammer, og et innløpskammer som ligger mellom overløps- og underløpskamrene, idet nevnte skilleplater har åpninger (22, 32) som er rettet inn for mottak og støtte av respektive endeområder av respektive syklonseparatorrør (36), karakterisert ved forhindringsorganer (50, 70) som kan tilkobles ved overstrømsendeområdet av hvert syklonseparatorrør (36) som begrenser forskyvning av syklonrørene (36) i en retning mot overløpskammeret.

11. Sammenstilling som angitt i krav 10, karakterisert ved at nevnte forhindringsorganer (50) innbefatter en hullet plate anbragt i nevnte overløpskammer og med dets huller (54) rettet inn med åpningene (32) av den første skilleplaten, idet nevnte hull (54) er av mindre diameter enn nevnte åpninger (32).

12. Sammenstilling som angitt i krav 10, karakterisert ved at nevnte forhindringsorganer innbefatter et stort antall stenger (70), idet hver stang strekker seg over enden av minst én av nevnte åpninger (32) i den første skilleplaten (30).